无启动电容器双速启动电路与方法与流程

本发明涉及旋转阳极球管，尤其涉及一种无启动电容器双速启动电路与方法。

背景技术：

旋转阳极球管是在大功率x光机出现以后出现的一种高性能的球管，种类繁多，不同厂家也不一样，转速系由阳极启动器供电频率决定，但有的只能低速运行，有的只能高速运行，有的既可以高速运行也可以低速运行。属于感应式电动机（异步电动机），这类电动机的定子绕组有启动绕组和运行绕组，它们要求在启动运行时，电流上的相位差为90°，才能产生旋转磁场使旋转阳极旋转运行。这个相位差通常是使用一个电容来实现，即启动电容。

目前旋转阳极低速通常直接使用50hz的交流电来驱动，输出低速启动电压一般是160vac/50hz，运行电压一般是60vac/50hz。双速通过一个变频器，低速输出低速启动电压160vac/50hz，运行电压60vac/50hz；高速输出启动电压一般是380vac/180hz，运行电压一般是120vac/180hz。不同的球管启动和运行电压频率也略有差别，这个差别也导致高低速所需要的最佳匹配电容值也不一样，导致所匹配的启动、运行电容也不能达到最佳，球管启动运行的转速和力矩受到影响，还有这个电容体积也比较大，比较占用空间。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种无启动电容器双速启动电路与方法。

本发明提供了一种无启动电容器双速启动电路，包括第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路、旋转阳极球管m1、电流互感器t1、电流互感器t2、信号处理模块和mcu，其中，所述mcu分别与所述第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路、信号处理模块连接，所述第一igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述第二igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述第三igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述电流互感器t1串联在所述第二igbt半桥电路、所述旋转阳极球管m1的运行端main之间，所述电流互感器t2串联在所述第三igbt半桥电路、所述旋转阳极球管m1的启动端shift之间，所述电流互感器t1、电流互感器t2分别与所述信号处理模块连接，所述信号处理模块与所述mcu连接，所述第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路分别驱动所述旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main和启动端shift，实现输出旋转阳极启动绕组所需要的90度电流相位差的电压和运行旋转阳极启动绕组所需要的运行电压功能，所述电流互感器t1、电流互感器t2分别检测所述旋转阳极球管m1的运行电流和启动电流，所述信号处理模块分别将所述旋转阳极球管m1的运行电流和启动电流由交流信号转成直流信号后输出给所述mcu进行检测，以判断所述旋转阳极球管m1的连接运行状态。

作为本发明的进一步改进，所述第一igbt半桥电路包括h_drv1驱动电路、mosfet管q1、l_drv1驱动电路、mosfet管q4、二极管d1、二极管d4，所述h_drv1驱动电路的一端与所述mcu的h_drv1信号输出端连接，所述h_drv1驱动电路的另一端与所述mosfet管q1的基极连接，所述mosfet管q1的发射极与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述二极管d1的阳极与所述mosfet管q1的发射极连接，所述二极管d1的阴极与所述mosfet管q1的集电极连接，所述l_drv1驱动电路的一端与所述mcu的l_drv1信号输出端连接，所述l_drv1驱动电路的另一端与所述mosfet管q4的基极连接，所述mosfet管q4的集电极与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述二极管d4的阳极与所述mosfet管q4的发射极连接，所述二极管d4的阴极与所述mosfet管q4的集电极连接，所述mcu的h_drv1信号输出到h_drv1驱动电路用来驱动mosfet管q1的导通和截止，所述mcu的l_drv1信号输出到l_drv1驱动电路用来驱动mosfet管q4的导通和截止，所述二极管d1、二极管d4用来吸收mosfet管q1、mosfet管q4截止时阳极电机产生的反向电流。

作为本发明的进一步改进，所述第二igbt半桥电路包括h_drv2驱动电路、mosfet管q2、l_drv2驱动电路、mosfet管q5、二极管d2、二极管d5，所述h_drv2驱动电路的一端与所述mcu的h_drv2信号输出端连接，所述h_drv2驱动电路的另一端与所述mosfet管q2的基极连接，所述mosfet管q2的发射极与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述二极管d2的阳极与所述mosfet管q2的发射极连接，所述二极管d2的阴极与所述mosfet管q2的集电极连接，所述l_drv2驱动电路的一端与所述mcu的l_drv2信号输出端连接，所述l_drv2驱动电路的另一端与所述mosfet管q5的基极连接，所述mosfet管q5的集电极与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述二极管d5的阳极与所述mosfet管q5的发射极连接，所述二极管d5的阴极与所述mosfet管q5的集电极连接，所述mcu的h_drv2信号输出到h_drv2驱动电路用来驱动mosfet管q2的导通和截止，所述mcu的l_drv2信号输出到l_drv2驱动电路用来驱动mosfet管q5的导通和截止，所述二极管d2、二极管d5用来吸收mosfet管q2、mosfet管q5截止时阳极电机产生的反向电流。

作为本发明的进一步改进，所述第三igbt半桥电路包括h_drv3驱动电路、mosfet管q3、l_drv3驱动电路、mosfet管q6、二极管d3、二极管d6，所述h_drv3驱动电路的一端与所述mcu的h_drv3信号输出端连接，所述h_drv3驱动电路的另一端与所述mosfet管q3的基极连接，所述mosfet管q3的发射极与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述二极管d3的阳极与所述mosfet管q3的发射极连接，所述二极管d3的阴极与所述mosfet管q3的集电极连接，所述l_drv3驱动电路的一端与所述mcu的l_drv3信号输出端连接，所述l_drv3驱动电路的另一端与所述mosfet管q6的基极连接，所述mosfet管q6的集电极与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述二极管d6的阳极与所述mosfet管q6的发射极连接，所述二极管d6的阴极与所述mosfet管q6的集电极连接，所述mcu的h_drv3信号输出到h_drv3驱动电路用来驱动mosfet管q3的导通和截止，所述mcu的l_drv3信号输出到l_drv3驱动电路用来驱动mosfet管q6的导通和截止，所述二极管d3、二极管d6用来吸收mosfet管q3、mosfet管q6截止时阳极电机产生的反向电流。

作为本发明的进一步改进，在高速启动时，mcu使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main产生180hz的正弦交流高速启动电压，并且，mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q3、mosfet管q6也同样使旋转阳极球管m1的公共端com、启动端shift产生180hz的正弦交流高速启动电压，但电压的相位相移90度，高速运行时，则将输出电压值改为高速运行电压，其它不变；

在低速启动、运行时，电压的频率为60hz，电压值根据旋转阳极球管m1参数而定，驱动原理与高速启动相同；

在刹车时，mcu使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main之间产生70v直流电压，mosfet管q3、mosfet管q6截止。

本发明还提供了一种无启动电容器双速启动方法，通过上述所述的无启动电容器双速启动电路进行以下步骤：

s1、开始；

s2、初始化；

s3、等待上位机指令；

s4、根据上位机指令执行参数设置程序或者高速启动程序或者低速启动程序，返回步骤s3；

其中，

参数设置程序包括参数设置；

高速启动程序包括以下步骤：

s11、高速启动；

s12、启动计时或等待停止指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s15，如果计时结束，则进入步骤s13；

s13、高速运行；

s14、等待信息指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s15；

s15、刹车并返回步骤s3；

低速启动程序包括以下步骤：

s21、低速启动；

s22、启动计时或等待停止指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s25，如果计时结束，则进入步骤s23；

s23、低速运行；

s24、等待信息指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s25；

s25、刹车并返回步骤s3。

作为本发明的进一步改进，在高速启动时，mcu使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main产生180hz的正弦交流高速启动电压，并且，mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q3、mosfet管q6也同样使旋转阳极球管m1的公共端com、启动端shift产生180hz的正弦交流高速启动电压，但电压的相位相移90度，高速运行时，则将输出电压值改为高速运行电压，其它不变；

在低速启动、运行时，电压的频率为60hz，电压值根据旋转阳极球管m1参数而定，驱动原理与高速启动相同；

在刹车时，mcu使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main之间产生70v直流电压，mosfet管q3、mosfet管q6截止。

本发明的有益效果是：通过上述方案，使阳极驱动器不再需要启动电容，缩小了驱动器的体积，提高了可靠性和稳定性，并且输出电压和频率可调，以适应不同的球管启动运行参数，使之更好的匹配。

附图说明

图1是本发明一种无启动电容器双速启动电路的电路图。

图2是本发明一种无启动电容器双速启动方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种无启动电容器双速启动电路，包括第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路、旋转阳极球管m1、电流互感器t1、电流互感器t2、信号处理模块20和mcu10，其中，所述mcu10分别与所述第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路、信号处理模块20连接，所述第一igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述第二igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述第三igbt半桥电路与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述电流互感器t1串联在所述第二igbt半桥电路、所述旋转阳极球管m1的运行端main之间，所述电流互感器t2串联在所述第三igbt半桥电路、所述旋转阳极球管m1的启动端shift之间，所述电流互感器t1、电流互感器t2分别与所述信号处理模块20连接，所述信号处理模块20与所述mcu10连接，所述第一igbt半桥电路、第二igbt半桥电路、第三igbt半桥电路分别驱动所述旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main和启动端shift，实现输出旋转阳极启动绕组所需要的90度电流相位差的电压和运行旋转阳极启动绕组所需要的运行电压功能，所述电流互感器t1、电流互感器t2分别检测所述旋转阳极球管m1的运行电流和启动电流，所述信号处理模块20分别将所述旋转阳极球管m1的运行电流和启动电流由交流信号转成直流信号后输出给所述mcu10进行检测，以判断所述旋转阳极球管m1的连接运行状态。

如图1所示，所述第一igbt半桥电路包括h_drv1驱动电路1、mosfet管q1、l_drv1驱动电路4、mosfet管q4、二极管d1、二极管d4，所述h_drv1驱动电路1的一端与所述mcu10的h_drv1信号输出端连接，所述h_drv1驱动电路1的另一端与所述mosfet管q1的基极连接，所述mosfet管q1的发射极与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述二极管d1的阳极与所述mosfet管q1的发射极连接，所述二极管d1的阴极与所述mosfet管q1的集电极连接，所述l_drv1驱动电路4的一端与所述mcu10的l_drv1信号输出端连接，所述l_drv1驱动电路4的另一端与所述mosfet管q4的基极连接，所述mosfet管q4的集电极与所述旋转阳极球管m1的公共端com连接，所述二极管d4的阳极与所述mosfet管q4的发射极连接，所述二极管d4的阴极与所述mosfet管q4的集电极连接，所述mcu10的h_drv1信号输出到h_drv1驱动电路1用来驱动mosfet管q1的导通和截止，所述mcu10的l_drv1信号输出到l_drv1驱动电路4用来驱动mosfet管q4的导通和截止，所述二极管d1、二极管d4用来吸收mosfet管q1、mosfet管q4截止时阳极电机产生的反向电流。

如图1所示，所述第二igbt半桥电路包括h_drv2驱动电路2、mosfet管q2、l_drv2驱动电路5、mosfet管q5、二极管d2、二极管d5，所述h_drv2驱动电路2的一端与所述mcu10的h_drv2信号输出端连接，所述h_drv2驱动电路2的另一端与所述mosfet管q2的基极连接，所述mosfet管q2的发射极与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述二极管d2的阳极与所述mosfet管q2的发射极连接，所述二极管d2的阴极与所述mosfet管q2的集电极连接，所述l_drv2驱动电路5的一端与所述mcu10的l_drv2信号输出端连接，所述l_drv2驱动电路5的另一端与所述mosfet管q5的基极连接，所述mosfet管q5的集电极与所述旋转阳极球管m1的运行端main连接，所述二极管d5的阳极与所述mosfet管q5的发射极连接，所述二极管d5的阴极与所述mosfet管q5的集电极连接，所述mcu10的h_drv2信号输出到h_drv2驱动电路2用来驱动mosfet管q2的导通和截止，所述mcu10的l_drv2信号输出到l_drv2驱动电路5用来驱动mosfet管q5的导通和截止，所述二极管d2、二极管d5用来吸收mosfet管q2、mosfet管q5截止时阳极电机产生的反向电流。

如图1所示，所述第三igbt半桥电路包括h_drv3驱动电路3、mosfet管q3、l_drv3驱动电路6、mosfet管q6、二极管d3、二极管d6，所述h_drv3驱动电路3的一端与所述mcu10的h_drv3信号输出端连接，所述h_drv3驱动电路3的另一端与所述mosfet管q3的基极连接，所述mosfet管q3的发射极与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述二极管d3的阳极与所述mosfet管q3的发射极连接，所述二极管d3的阴极与所述mosfet管q3的集电极连接，所述l_drv3驱动电路6的一端与所述mcu10的l_drv3信号输出端连接，所述l_drv3驱动电路6的另一端与所述mosfet管q6的基极连接，所述mosfet管q6的集电极与所述旋转阳极球管m1的启动端shift连接，所述二极管d6的阳极与所述mosfet管q6的发射极连接，所述二极管d6的阴极与所述mosfet管q6的集电极连接，所述mcu10的h_drv3信号输出到h_drv3驱动电路3用来驱动mosfet管q3的导通和截止，所述mcu10的l_drv3信号输出到l_drv3驱动电路6用来驱动mosfet管q6的导通和截止，所述二极管d3、二极管d6用来吸收mosfet管q3、mosfet管q6截止时阳极电机产生的反向电流。

如图1所示，在高速启动时，mcu10使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main产生180hz的正弦交流高速启动电压，并且，mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q3、mosfet管q6也同样使旋转阳极球管m1的公共端com、启动端shift产生180hz的正弦交流高速启动电压，但电压的相位相移90度，高速运行时，则将输出电压值改为高速运行电压，其它不变；

在低速启动、运行时，电压的频率为60hz，电压值根据旋转阳极球管m1参数而定，驱动原理与高速启动相同；

在刹车时，mcu10使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main之间产生70v直流电压，mosfet管q3、mosfet管q6截止。

如图2所示，一种无启动电容器双速启动方法，通过所述的无启动电容器双速启动电路进行以下步骤：

s1、开始；

s2、初始化；

s3、等待上位机指令；

s4、根据上位机指令执行参数设置程序或者高速启动程序或者低速启动程序，返回步骤s3；

其中，

参数设置程序包括参数设置；

高速启动程序包括以下步骤：

s11、高速启动；

s12、启动计时或等待停止指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s15，如果计时结束，则进入步骤s13；

s13、高速运行；

s14、等待信息指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s15；

s15、刹车并返回步骤s3；

低速启动程序包括以下步骤：

s21、低速启动；

s22、启动计时或等待停止指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s25，如果计时结束，则进入步骤s23；

s23、低速运行；

s24、等待信息指令，如果接收到停止指令，则进入步骤s25；

s25、刹车并返回步骤s3。

在高速启动时，mcu10使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main产生180hz的正弦交流高速启动电压，并且，mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q3、mosfet管q6也同样使旋转阳极球管m1的公共端com、启动端shift产生180hz的正弦交流高速启动电压，但电压的相位相移90度，高速运行时，则将输出电压值改为高速运行电压，其它不变；

在低速启动、运行时，电压的频率为60hz，电压值根据旋转阳极球管m1参数而定，驱动原理与高速启动相同；

在刹车时，mcu10使用pwm调制信号驱动mosfet管q1、mosfet管q4、mosfet管q2、mosfet管q5使旋转阳极球管m1的公共端com、运行端main之间产生70v直流电压，mosfet管q3、mosfet管q6截止。

本发明提供的一种无启动电容器双速启动电路与方法，按下预备按键后，主控板根据球管的参数设定条件，发出指令控制双速启动器进行低速启动或高速启动，然后双速启动器输出启动电压，1.4秒后进入运行状态，待松开预备按键后，输出刹车电压2秒钟。

本发明提供的一种无启动电容器双速启动电路与方法，使用3个igbt半桥电路来分别驱动旋转（m1）阳极的公共端(com)、启动端(shift)、运行端(main)，并通过电流互感器t1、t2分别检测旋转阳极的启动和运行电流以实现旋转阳极的保护功能。

本发明提供的一种无启动电容器双速启动电路与方法，使得阳极驱动器不再需要启动电容，缩小了驱动器的体积，提高了可靠性和稳定性，并且输出电压和频率可调，以适应不同的球管启动运行参数，使之更好的匹配。

本发明提供的一种无启动电容器双速启动电路与方法，具有以下优点：

1、解决了现有旋转阳极驱动器需要外加启动电容的问题；

2、通过去掉启动电容小了旋转阳极驱动器的体积；

3、输出的旋转阳极启动电压、启动电压频率、运行电压、运行电压频率可调。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。